专利名称：一种内转式定子及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种电机定子，尤其是一种中、小型功率电机的内转式定子及其生产方法。
背景技术：
传统永磁电机的内转式定子铁芯由多块在相邻的定子齿之间开有朝内方向的豁口(内豁口)的硅钢片叠加而成一圆形的定子，所述定子铁芯以及缠绕在铁芯定子齿上的定子绕组构成电动机的定子，其绕线方式为内绕。然而，内绕式的绕线方式决定了其定子铁芯齿间的豁口空隙必须要有足够的空间才能容许绕线机正常施工。但是，以这样的方式生产的定子只能满足于使用粗径漆包线和绕以低匝数并以低电压工作的电机之用。对于如为提高电机的效率和减少振动及噪音也为大幅节省电源材料而使用以高电压输入方式工作的电机，由于需使用细径漆包线和高匝数的要求，以上述操作方式显然无法进行施工生产。而无论理论还是实际上，宽间隙的定子齿内豁口对于提高电动机的效率及减少振动和噪音都是很有害的。
发明内容
针对以上情况，本发明提供一种新型定子及其生产方法，通过其优化的外绕线方式最低限度地减少定子齿的极间磁间隙，提高电动机的效率，减少振动和噪音。本发明采用的技术方案可以描述为
一种内转式定子，包括由硅钢片叠加而成的定子铁芯、缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，以及分别套装在所述定子铁芯上、下端部的环状定子铁圈，所述定子铁芯由多个成环状排布的独立工字形定子齿组成，所述定子齿由内到外包括磁极部、供绕线的齿部以及基部，两个相邻的定子齿的基部通过其朝向定子圆心的侧端接合，所述定子齿的一个侧端面上设有定位肋条，相应地相邻的定子齿的对应侧端面上设有与所述肋条相匹配的定位凹槽；两个相邻的所述定子齿之间在其磁极部之间还设有豁口 ；所述定子铁芯和定子绕组之间设有绝缘材料制成的绝缘套，所述绝缘套的侧壁连接呈条带状，并弯曲包裹在所述定子齿的齿部上。作为以上技术方案的一种改进，所述定子铁芯上方设有穿过所述定子铁圈的轴承座，所述轴承座通过设在其底部并夹装在所述定子铁圈与定子铁芯之间的折边固定，所述轴承座内固定有轴承。作为以上技术方案的一种改进，所述轴承座内还设有放置控制线路板的空间，并留有控制线路板接线口通过的开口。作为以上技术方案的一种改进，所述绝缘套由互相配合并分别覆盖在所有定子齿的齿部的上部和下部的上、下绝缘套组成，所述上、下绝缘套均为侧壁连接并呈条带状的整体。作为以上技术方案的一种改进，所述定子的内、外部通过注塑方式覆盖有塑料绝缘保护层，并露出构成定子中心孔的磁极部的内侧端面。一种内转式定子的生产方法，包括用于夹持定子的定子齿进行绕线的直列式绕线夹具，所述直列式绕线夹具为长条状，其上设有用于竖直固定所述定子齿的基部的多个水平排列的定子齿固定部，所述定子齿固定部的数量与所述定子铁芯的定子齿的数量相对应，所述方法还包括以下步骤
1)根据所需生产的内转式定子的尺寸规格，以冲压方式加工出多个由硅钢片堆叠而成的独立的工字形定子齿；
2)根据所需生产的内转式定子的尺寸规格及定子齿间的间距要求，以注塑方式生产出侧壁连接的呈条带状的绝缘套；
3)在加工出的定子齿的齿部上覆盖绝缘套，形成带状的定子齿组合；
4)将覆盖有绝缘套的定子齿组合固定于所述直列式绕线夹具上待绕线；
5)在固定于所述直列式绕线夹具上的定子齿的齿部上进行绕线形成定子绕组，并留出绕组引线备用；
6)根据所需生产的内转式定子的尺寸规格，生产出定子铁圈；
7)将绕线完成后的定子齿组合取出，弯成圆形使其每一定子齿的定位肋条卡入相邻的定子齿的定位凹槽中定位，然后将所述定子铁圈分别嵌套在所述定子齿组合的上、下端部外固定，其中所述定子齿和定子铁圈之间夹装有内置有控制线路板的轴承座；
8)在将定子齿固定在所述定子铁圈内后，对定子进行塑封处理，形成定子内、外部的塑料绝缘保护层。作为以上技术方案的一种补充，所述直列式绕线夹具由垫块以及分别夹装在所述垫块上、下两端的固定块组成，其中所述垫块上设有多个端面与所述定子齿基部的外端部轮廓相匹配的定子齿固定部，所述固定块上设有插入所述定子齿基部的定位孔的定位销。作为以上技术方案的一种补充，所述直列式绕线夹具由多个具有与所述定子齿基部的外端部轮廓相匹配的定子齿固定部的磁吸以及用于固定所述磁吸的铝座所组成，所述磁吸尾部具有通电可产生磁力的线圈，并通过所述线圈所产生的磁力将所述定子齿的固定在其定子齿固定部上。作为以上技术方案的一种补充，所述直列式绕线夹具为长条状，其上开有与定子齿的外端部轮廓相匹配的多个水平排列的竖直燕尾形凹槽，所述凹槽构成定子齿固定部， 所述定子齿固定部的底部封闭，顶部具有供所述基部通过的开口。本发明的有益效果是
针对以上情况，本发明提供一种新型内转式定子及其生产方法，所述定子具有独立的定子齿，并在生产时通过一个特殊的直列式绕线夹具把组成圆形的电机定子所有的单个定子齿等分排成一直列式状态，再在等分排成直列式状的定子齿上下覆盖与定子齿排列形状阴阳配合的塑胶绝缘套，并以直绕线方法完成快速绕线之后再弯曲成圆形的铁芯绕组并整体固定在定子圈内，这样，便可轻易地将每一个定子齿与其左右相邻的定子齿的间距最低限度地减少。以此方法生产的永磁电机可大大地提高电动机的效率，减少振动和工作噪音； 特别是因用此方法可使采用细线径及高匝数生产出的定子绕组达到满槽的设计效果，其还适用于生产高工作电压的电机。
图1为本发明中定子的装配示意图2为本发明中组成定子的定子齿的排布示意图3为本发明中单个定子齿的结构示意图4为本发明中定子铁圈的结构图示意图5为本发明中轴承座的结构示意图6是本发明中定子的半剖结构示意图7是本发明中定子的仰视图8是本发明中定子与下轴承座的装配图9是本发明的一个实施例中的绕线工序示意图10是本发明图9所示的实施例绕线完成时的示意图11是图9中A处的局部放大图12是本发明的一个实施例中磁吸的结构示意图13是本发明的一个实施例中铝框的结构示意图14是本发明的一个实施例中直列式绕线夹具的结构示意图15是本发明图12所示的实施例中将定子齿固定在直列式绕线夹具上的示意图16是本发明的一个实施例中直列式绕线夹具的结构示意图。
具体实施例方式如附图1所示，本发明所提出的一种内转式定子包括由硅钢片叠加而成的定子铁芯1、缠绕在所述定子铁芯1上的定子绕组2以及用于固定所述定子铁芯1的定子铁圈3。 其中，定子铁芯1由多个成环状排布的工字形的独立定子齿11组成，这里“独立”的意思是指每一定子齿11都是单独加工出来的独立单元，组成一个定子齿的硅钢片并不与其它定子齿的硅钢片相连接。定子齿11的位置由定子铁圈3所固定。进一步细化，参照图2和3， 定子齿11由内到外包括构成中心孔12的磁极部111、供绕线的齿部112以及基部113，两个相邻的定子齿11在其磁极部111之间还设有朝向内圈的豁口 114，定子齿11的基部113 上还设有贯穿的定位孔115。此外，两个相邻的定子齿11外侧的基部113通过其朝向定子圆心的侧端面1131接合，定子齿11的一个侧端面1131上设有定位肋条1132，相应地相邻的定子齿11的对应侧端面1131上设有与肋条1132相匹配的定位凹槽1133，装配时定位肋条1132卡入定位凹槽1133内实现定位装配。如图1所示，定子1和定子绕组2之间还设有绝缘材料制成的绝缘套4，其侧壁连接并呈条带状，弯曲包裹在定子齿11的齿部112以达到绝缘的效果。在本发明的一个优选实施例中，参照图9，绝缘套4可以是由互相配合并分别覆盖在所有定子齿11的齿部112的上部和下部的上绝缘套41和下绝缘套42组成。当然，在本发明中上、下绝缘套41、42均为侧壁连接并呈条带状的整体，这使独立的定子齿在装配过程中不至于散开，这在下文会得到进一步的描述。另外，上、下绝缘套41、42均在齿间的侧壁上设有U形槽411，为定子齿 11成环状排布时其间隙的变化提供一定的弹性形变余量，方便定子的装配生产，如图11所示。当然，绝缘套4侧壁上的槽形不一定是U形，也可以是其它任何可以提供一定形变的形状，比如W形。
在一个优选的实施例中，如图4所示，本定子还包括分别套装在定子铁芯1上、下端部的环状定子铁圈3，以实现对独立的定子齿11的固定。此外，如图5所示，在此实施例中定子铁芯1上方还设有穿过定子铁圈3的轴承座5，轴承座5的底部设有朝外的折边51， 此折边51夹装在定子铁圈3与定子铁芯1之间实现对轴承座5的固定。轴承座5内嵌装固定有轴承9，并在轴承9和定子铁芯1之间留有一定的空间以放置电机的控制线路板6， 其在顶部还开有供控制线路板6的接线口通过的开口 52，以供控制线路板6与外部电路连接，如图1所示。可选地，可在装配有定子铁圈3和轴承座5的定子外部和内部通过注塑方式覆盖有塑料绝缘保护层7达到防水和尽量减少振动及噪音的目的，如图6和7所示。当然，在加工完成，必须保证构成定子中心孔的硅钢片(磁极部111的内端面)露出在塑料绝缘保护层 7外。可选地，如图8所示，在定子内装配好转子(未在附图中显示)后，可在定子的下方固定一个下轴承座10，此轴承座10内同样设有轴承9，以便于电机的进一步装配。本发明还公开一种用于生产以上所述内转式定子的生产方法，此方法涉及一个用于夹持分开的定子齿11进行绕线的直列式绕线夹具8，如图9-16所示。在本发明中所用到的直列式绕线夹具8为长条状，其上设有用于竖直固定所述定子齿11的基部113的多个水平排列的定子齿固定部81，定子齿固定部81的数量与单个定子铁芯1的定子齿11的数量相对应。在本发明的直列式绕线夹具8的一个实施例中，如图9和10所示，直列式绕线夹具8由垫块82以及两块固定块83组成，其中垫块82上设有多个定子齿固定部81，此定子齿固定部81具有与定子齿11的外端部1134轮廓相匹配的端面，而两块固定块83分别夹装在垫块82上下方。另外，固定块83上还设有插入定子齿11的定位孔115内的多个定位销831，结合定子齿固定部81从上、下两方实现对定子齿11的定位，如图9所示。为便于垫块82和固定块83之间的定位装配，其中一块固定块83上可设有固定块定位销832，对应地，垫块82和另一块固定块83上可设有垫块定位孔821和固定块定位孔833，固定块定位销832穿过垫块定位孔821与固定块定位孔833实现直列式绕线夹具8自身的定位装配。在本发明的直列式绕线夹具8的第二个实施例中，如图12-15所示，直列式绕线夹具8由多个磁吸84与用于固定所述磁吸84的铝座85所组成，其中磁吸84具有与定子齿 11的外端部1134轮廓相匹配的定子齿固定部81，磁吸84尾部具有通电可产生磁力的线圈 841，在此实施例中直列式绕线夹具8通过所述线圈841所产生的磁力将所述定子齿11的固定在其定子齿固定部81上。在本发明的直列式绕线夹具8的第三个实施例中，如图16所示，直列式绕线夹具 8包括长条状的夹具主体86，此夹具主体86上开有与定子齿11的外端部1134轮廓相匹配的多个水平排列的竖直燕尾形凹槽，此凹槽构成定子齿固定部81。优选地，此定子齿固定部 81的底部封闭，顶部具有供所述基部113通过的开口。基于此种夹具，本发明所提供的定子生产方法还包括以下步骤
首先，根据内转式定子的尺寸规格及定子齿间的间距要求，以冲压方式加工出多个由硅钢片堆叠而成的独立的工字形定子齿11。根据内转式定子的尺寸规格及定子齿间的间距要求，以注塑方式生产出侧壁连接的呈条带状的绝缘套4，在此实施例中，绝缘套4由互相配合并分别覆盖在所有定子齿11的齿部112的上部和下部的上绝缘套41和下绝缘套42组成，如图9所示。然后在定子齿11的齿部112上覆盖绝缘套4，在此实施例中，上绝缘套41和下绝缘套42分别从定子齿11的上方和下方套入，互相耦合后形成对齿部112的完全覆盖，如图 9和10所示，形成带状的定子齿11组合。将覆盖有绝缘套4的定子齿11组合固定于直列式绕线夹具8上待绕线。在此步骤中，对于第一种直列式绕线夹具8，须将定子齿11套在对应的定位销831上，然后通过固定块定位销832、垫块定位孔821与固定块定位孔833实现直列式绕线夹具8自身的定位装配。在第二个实施中，线圈841通电产生磁场将定子齿11固定在直列式绕线夹具8上，线圈841停止通电后才能将定子齿11取出。对于第三个实施例，只需将定子齿11从上方插入凹槽内即可实现固定的目的。然后，在固定于所述直列式绕线夹具8上的定子齿11的齿部112上进行绕线形成定子绕组2，并留出绕组引线备用。根据所需生产的内转式定子的尺寸规格，生产出定子铁圈3。将绕线完成后的定子齿11组合取出，弯成环状使其每一定子齿11的定位肋条 1132卡入相邻的定子齿11的定位凹槽1133中定位，然后将定子铁圈3分别嵌套在弯成环状的多个定子齿11的上、下端部外固定，其间将内置有控制线路板6和轴承9的轴承座5 夹装在定子齿11和定子铁圈3之间，其中由于U形槽411的存在，绝缘套4在其长度方向上具有一定的弹性余量，满足弯成环状后其外周长长度增加的需要。另外，需要留意的是，绕线完成的定子齿11取出后，因为侧壁连接的绝缘套4的存在，定子齿11并不会散开，而是在绝缘套4的约束下呈带状，便于进行后续的固定工序。在将定子齿11固定在所述定子铁圈3内后，对定子进行塑封处理，形成定子内、外部的塑料绝缘保护层7，达到防水和尽量减少振动及噪音的目的，如图6和7所示。最后，有需要的话可对定子的中心孔进行车削加工，以去掉多余的塑料层，这样，本发明所提出的电机定子得以生产完成。当然，在以上所述的步骤中，厂商可以对一些步骤次序进行调整，比如可同时进行定子齿11、绝缘套4和定子铁圈3的生产，再依次进行装配。以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制，只要是以基本相同的手段实现本发明的目的都应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种内转式定子，包括由硅钢片叠加而成的定子铁芯(1)和缠绕在所述定子铁芯(I)上的定子绕组(2)，其特征在于所述定子还含有分别套装在所述定子铁芯(1)上、下端部的环状定子铁圈(3)，所述定子铁芯(1)由多个成环状排布的独立工字形定子齿(11)组成，所述定子齿(11)由内到外包括磁极部(111)、供绕线的齿部(112)以及基部(113)，两个相邻的定子齿(11)的基部(113)通过其朝向定子圆心的侧端面(1131)接合，所述定子齿(11)的一个侧端面(1131)上设有定位肋条(1132)，相应地相邻的定子齿(11)的对应侧端面(1131)上设有与所述肋条(1132)相匹配的定位凹槽(1133)；两个相邻的所述定子齿(II)之间在其磁极部(11)之间设有豁口(114)；所述定子铁芯(1)和定子绕组(2)之间设有绝缘材料制成的绝缘套(4)，所述绝缘套(4)的侧壁连接呈条带状，并弯曲包裹在所述定子齿(11)的齿部(112)上。
2.根据权利要求1所述的一种内转式定子，其特征在于所述定子铁芯(1)上方设有穿过所述定子铁圈(3 )的轴承座(5 )，所述轴承座(5 )通过设在其底部并夹装在所述定子铁圈 (3)与定子铁芯(1)之间的折边(51)固定，所述轴承座(5)内固定有轴承(9)。
3.根据权利要求2所述的一种内转式定子，其特征在于所述轴承座(5)内还设有放置控制线路板(6)的空间，并留有控制线路板(6)接线口通过的开口(52)。
4.根据权利要求1所述的一种内转式定子，其特征在于所述绝缘套(4)由互相配合并分别覆盖在所有定子齿(11)的齿部(11 的上部和下部的上、下绝缘套(41、42)组成，所述上、下绝缘套(41、42)均为侧壁连接并呈条带状的整体。
5.根据权利要求1所述的一种内转式定子，其特征在于所述定子的内、外部通过注塑方式覆盖有塑料绝缘保护层(7)，并露出构成定子中心孔的磁极部(111)的内侧端面。
6.一种内转式定子的生产方法，其特征在于其包括用于夹持定子的定子齿(11)进行绕线的直列式绕线夹具(8)，所述直列式绕线夹具(8)为长条状，其上设有用于竖直固定所述定子齿(11)的基部(113)的多个水平排列的定子齿固定部(81)，所述定子齿固定部(81) 的数量与所述定子铁芯(1)的定子齿(11)的数量相对应，所述方法还包括以下步骤根据所需生产的内转式定子的尺寸规格，以冲压方式加工出多个由硅钢片堆叠而成的独立的工字形定子齿(11);根据所需生产的内转式定子的尺寸规格及定子齿间(11)的间距要求，以注塑方式生产出侧壁连接的呈条带状的绝缘套(4)；在加工出的定子齿(11)的齿部(112)上覆盖绝缘套(4)，形成带状的定子齿(11)组合；将覆盖有绝缘套(4)的定子齿(11)组合固定于所述直列式绕线夹具(8)上待绕线； 在固定于所述直列式绕线夹具(8)上的定子齿(11)的齿部(112)上进行绕线形成定子绕组(2)，并留出绕组引线备用；根据所需生产的内转式定子的尺寸规格，生产出定子铁圈(3); 将绕线完成后的定子齿(11)组合取出，弯成圆形使其每一定子齿(11)的定位肋条 (1132)卡入相邻的定子齿(11)的定位凹槽(1133)中定位，然后将所述定子铁圈(3)分别嵌套在所述定子齿(11)组合的上、下端部外固定，其中所述定子齿(11)的上方和定子铁圈 (3)之间夹装有内置有控制线路板(6)和轴承(9)的轴承座(5)；在将定子齿(11)固定在所述定子铁圈(3)内后，对定子进行塑封处理，形成定子内、外部的塑料绝缘保护层(6)。
7.根据权利要求6所述的一种内转式定子的生产方法，其特征在于所述直列式绕线夹具(8)由垫块(82)以及分别夹装在所述垫块(82)上、下两端的固定块(83)组成，其中所述垫块(82)上设有多个其端面与所述定子齿(11)基部(113)的外端部(1134)轮廓相匹配的定子齿固定部(81)，所述固定块(83)上设有插入所述定子齿(11)基部(113)的定位孔 (115)的定位销(831)。
8.根据权利要求6所述的一种内转式定子的生产方法，其特征在于所述直列式绕线夹具(8)由多个具有与所述定子齿(11)基部(113)的外端部(1134)轮廓相匹配的定子齿固定部(81)的磁吸(84)与用于固定所述磁吸(84)的铝座(85)所组成，所述磁吸(84)尾部具有通电可产生磁力的线圈(841)，并通过所述线圈(841)所产生的磁力将所述定子齿 (11)的固定在其定子齿固定部(81)上。
9.根据权利要求6所述的一种内转式定子的生产方法，其特征在于所述直列式绕线夹具(8)包括长条状的夹具主体(86)，所述夹具主体(86)上开有与定子齿(11)的外端部 (1134)轮廓相匹配的多个水平排列的竖直燕尾形凹槽，所述凹槽构成所述定子齿固定部 (81)，所述定子齿固定部(81)的底部封闭，顶部具有供所述基部(113)通过的开口。
全文摘要
本发明公开了一种内转式定子及其生产方法，所述定子的定子铁芯由多个成环状排布的独立工字形定子齿组成，所述定子铁芯和定子绕组之间设有绝缘材料制成的绝缘套，所述绝缘套的侧壁连接呈条带状，并弯曲包裹在所述定子齿的齿部上。生产时通过本发明特有的直列式绕线夹具将单个定子齿等分排成一直列式状态，并以直线绕线方法完成快速绕线之后再将弯曲成圆形的定子铁芯与绕组整体固定在定子铁圈内。以此方法生产的永磁电机可大大地提高电动机的效率，减少振动和工作噪音，又因用此方法可使采用细线径及高匝数生产出的定子绕组达到满槽的设计效果，其还适用于生产高工作电压的电机。
文档编号H02K15/02GK102570644SQ201210002458
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者侯树铭 申请人:侯树铭, 鹤山市明可达实业有限公司